台南第45届中小学科学展览会.DOC

台南市第45屆中小學科學展覽會 作品說明書 科別：理化科 組別：國中組 作品名稱：名『墨』-黑姑娘 關鍵詞：乾餾、石墨、電流 （dry distillation） 編號： 摘要 壹、研究動機 理化課時，老師提及到化石燃料越來越少了，這時班上正好舉辦了一個烤肉活動，烤肉時，我突然想到，烤肉完的木炭可不可以導電，這時我們就興沖沖的跑去問理化老師，老師說如果你們對這個問題有興趣，可以做做看乾餾﹙註一﹚的實驗，在實驗的過程中，我們發現產生了難聞的氣體和黏稠狀的液體及類似煤礦的碳，這時我們這組對產生的碳是否為石墨﹙註二﹚、碳化﹙註三﹚後的木炭可否導電及化石燃料﹙註四﹚可不可以在實驗中製造出來產生了濃厚的興趣，心中想著不同的植物碳化後的導電度﹙註五﹚如何？溫度越高，石墨是否也和金屬一樣導電度變差呢？於是，我們請求老師讓我們研究有關乾餾、石墨的種種問題。 (註一) 乾餾 將固體在阻隔空氣的狀態，在無氧高溫下加熱，而分解其成分，最後導致碳化，稱為乾餾。 (註二) 石墨 石墨為碳的同位素之一，具有6碳環成二維相連的層，積疊而形成層狀結構的六方晶系晶體，呈黑色至鋼灰色，不透明，具金屬光澤，富於耐熱性、耐熱衝擊性及耐腐蝕性，為電及熱的良導體，並具有滑性。為穩定的物質，不被一般的試劑所侵蝕。 (註三) 碳化 碳化就是完全燃燒成灰程度。 (註四) 化石燃料 目前我們所消耗的能源，90%以上是來自石油、天然氣和煤。這些化石燃料是古代生物死亡後，其遺骸經泥沙掩埋沉積，長期受到細菌與地底高溫高壓作用，逐漸分解，並演化成為今日的化石燃料(fossil fuels)。 (註五) 導電度 導電度(Conductivity)是導體或溶液流過電流的能力單位是：姆歐(MHO)。 導電度 = 1/電阻 研究流程 貳、研究目的 一、研究竹筷子乾餾時的產物 二、針對乾餾後的固体物化性研之探討 (一)、脫色…………可否具活性碳的特性 (二)、導電度……‥可否為石墨 (三)、與濃硫酸反應 (四)、硬度 (五)、剝落性，即劃在紙上 三、研究同壓下，不同溫度石墨的導電度 四、探討草本及木本(即不同科別)植物的碳化後導電度之比較 五、研究鉛筆(HB、B、2B、3B、4B)取代石墨之可行性 (一)電流大小之測定 (二)脫色反應 (二)硫酸銅的電解反應 參、研究設備及器材 一、實驗設備及器材 酒精燈(圖一)、鋁箔紙、檢流計(圖二)、安培計(圖三)、鱷魚夾、電子秤(圖四)、打火機、鑷子、碼錶、電池(數個)、水銀溫度計(數根)、膠帶、烘箱、報紙、三用電錶、濾紙(1張)、試管(數支)、試管架、研缽、燒杯、玻棒 (圖一) 圖二) (圖三) (圖四) 二、實驗材料:(如圖二) 竹筷子(數支) 、不同植物的莖、石墨棒、顏料 、活性碳 )、硫酸銅、 鉛筆芯((HB、B、2B、3B、4B) 肆、研究過程或方法 實驗一：乾餾實驗 　　(一) 取一段竹筷子和鋁箔紙，分別測量質量。 　 (二) 將竹筷子包上鋁箔紙，只緊閉一邊，再測量總重。 　　(三) 把包上鋁箔紙的竹筷子放置在酒精燈上頭，均勻加熱。 (四) 每五分鐘看看竹筷子有無碳化現象，若完全碳化，測量可否導電及電流大小，再　　 　　　 測量燒後的質量。 實驗二：研究碳化物質導電度 (一) 先收集校園裡不同科別的植物。 (二) 方法雷同竹筷子乾餾。 實驗三：溫度對石墨棒的變化 3-1溫度與電阻之變化 (一) 先將乾淨的石墨棒與水銀溫度計用膠帶綁緊，再以報紙包在外面。 (二) 將石墨棒及水銀溫度計放置在室溫下、烘箱、冰箱，等到理想的溫度之後拿出來測 電流，再算出V=IR。 (三) 電池電壓固定1.4(v)。 3-2包裹不同紙對導電度之影響 (一) 先於石墨棒外包裹不同的紙。 (二) 將石墨棒及水銀溫度計放置在室溫下、烘箱、冰箱，等到理想的溫度之後拿出來測電流，再算出V=IR。 。 (三) 電池電壓固定1.4(v)。 實驗五：石墨棒直接接安培計 (一) 先將石墨棒架好，兩枝石墨棒分別直接接於安培計正、負極，再用一枝石墨棒當橋樑，連接於安培計正、負極的石墨棒。 (二) 將中間當橋樑的石墨棒直接用酒精燈加熱觀察。 (三) 等到適當溫度後測量電流大小，再算出V=IR。 實驗六：收集乾餾時所發出的煙 　　實驗七：吸附力實驗 　　7-1顆粒大小與吸附力 (一) 將石墨，鉛筆芯和我們乾餾後的竹筷子及各種植物，分別磨碎且顆粒大小